Kính hiển vi có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào?

Từ lâu, Kính Hiển Vi đã được biết đến là một loại thiết bị khoa học không thể thiếu trong phòng thí nghiệm lí-hoá-sinh. Nhờ phát minh kính hiển vi mà tri thức loài người đã phát triển vượt bậc, tạo tiền đề cho giới khoa học nghiên cứu không ngừng nâng cao tầm hiểu biết của con người. Hãy cùng Bazo tìm hiểu về phát minh quan trọng này ngay thôi nào! 

1. Kính hiển vi là gì? 

Kính hiển vi được sử dụng như con mắt thứ hai để quan sát các vật thể có kích thước rất nhỏ trong không gian mà mắt thường của con người không thể quan sát được. 

 Thiết bị này có thể phóng đại những vật có kích thước cực kỳ nhỏ bé trở nên chi tiết và rõ ràng hơn (độ phóng đại lên từ 40 – 3000 lần). Khả năng quan sát của kính được quyết định bởi độ phân giải.

Vào năm 1590 Tại Hà Lan ba người thợ  Hans Lippershey, Zacharias, Janssen Hans Janssen là những người đầu tiên phát minh ra những chiếc kính hiển vi đầu tiên trên Thế Giới. Đến năm 1611 nhà toán học người Đức Johan Kepler đã bỏ thời gian nghiên cứu và cải tiến tổ hợp thấu kính hội tụ và phân kỳ và được sử dụng cho đến bây giờ.  

Cho đến nay, khi công nghệ, kỹ thuật khoa học ngày càng phát triển đã cho ra đời những dòng kính hiển vi hiện đại, độ chính xác cao. 

2. Các bộ phận cấu tạo kính hiển vi 

Kính hiển vi cấu tạo gồm 4 bộ phận chính: Hệ thống giá đỡ, hệ thống phóng đại, hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều chỉnh. Cùng tìm hiểu chi tiết các bộ phận của kính để nắm được cấu tạo giúp cho việc sử dụng thiết bị này được tốt nhất. 

2.1. Hệ thống giá đỡ 

Hệ thống giá đỡ của kính hiển vi quang học giúp người sử dụng có thể chủ động thao tác, làm việc dễ dàng. Hệ thống này gồm: Bệ, thân, mâm gắn vật kính, bàn để tiêu bản (bàn sa trượt, bàn đỡ mẫu), kẹp tiêu bản. 

• Bệ đỡ được thiết kế để đỡ hệ thống làm việc của thiết bị. Bộ phận này được thiết kế giúp người sử dụng khi thao tác có thể quan sát các vật mẫu mà không cần phải điều chỉnh nhiều lần. Bên cạnh đó, cố định thiết bị này một cách chắc chắn, không bị xê dịch. 
• Thân kính được cấu tạo dạng cong đối với dòng kính hiển vi sinh học, dạng thẳng đứng đối với kính soi nổi. Tùy theo dòng sản phẩm mà thân kính được thiết kế khác nhau, tuy nhiên, bộ phận này được thiết kế cố định và giúp kính chắc chắn hơn trong quá trình sử dụng. 
• Bàn tiêu bản là vị trí đặt vật mẫu. Vị trí này cố định giúp quá trình thực hiện theo dõi hình ảnh vật mẫu trở nên dễ dàng. Ở kính hiển vi soi nổi, bàn đặt mẫu vật là cố định, khi quan sát, người dùng điều chỉnh bộ phận phóng đại đến gần mẫu vật, khác với kính sinh học, người dùng điều chỉnh đưa bàn đặt mẫu vật lại gần thị kính để quan sát. 
• Kẹp tiêu bản giúp kẹp giữ vật mẫu hỗ trợ trong việc thao tác chủ động nhất. 

2.2. Hệ thống phóng đại 

Hệ thống phóng đại là một trong các bộ phận kính hiển vi có vai trò quan trọng, bao gồm thị kính và vật kính. Khi quan sát, người sử dụng có thể chủ động điều chỉnh phù hợp để có thể thấy vật mẫu rõ ràng nhất. 

• Thị kính: gồm có 2 loại ống đôi và ống đơn (Bản chất là một thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn, dùng để tạo ra ảnh thật của vật cần quan sát). 
• Vật kính: vị trí quay về phía có mẫu vật, có 3 độ phóng đại chính của vật kính: x10, x40, x100. (Bản chất là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn để quan sát ảnh thật). 

2.3. Hệ thống chiếu sáng 

Hệ thống chiếu sáng bao gồm: Nguồn sáng, màn chắn, tụ quang kính hiển vi. Hệ thống này bổ trợ cho việc quan sát mẫu vật được dễ dàng, khi quan sát người dùng có thể nhìn thất vật mẫu được rõ nhất.        

Nguồn sáng sử dụng là gương hoặc đèn. 

• Gương được trang bị ở một số kính hiển vi sinh học dành cho sinh viên. Gương phản chiếu ánh sáng hỗ trợ quá trình quan sát vật mẫu. Tuy nhiên, việc sử dụng gương mang lại nguồn ánh sáng tương đối yếu. 
• Đèn Led hoặc Halogen bổ sung trực tiếp, chủ động giúp cho việc theo dõi vật mẫu được rõ ràng. 

Màn chắn được đặt vào trong tụ quang kính hiển vi, dùng để điều chỉnh lượng ánh sáng. Bộ phận này dùng để tập trung những tia ánh sáng và hướng luồng ánh sáng vào tiêu bản cần quan sát. 

 Vị trí của tụ quang nằm ở giữa gương và bàn để tiêu bản. Di chuyển lên xuống để điều chỉnh độ chiếu sáng. 

2.4. Hệ thống điều chỉnh 

Hệ thống điều chỉnh được cấu tạo bởi các núm điều chỉnh linh hoạt phục vụ quá trình quan sát, làm việc với kính được diễn ra thuận tiện.  

Tuy nhiên, đối với các sản phẩm kính hiển vi cầm tay, các núm vi chỉnh được tối giản thay vào đó là các tính năng tự động của kính giúp cho việc quan sát được tiến hành dễ dàng. 

• Núm chỉnh tinh gồm ốc vi cấp, núm chỉnh thô gồm ốc vĩ cấp. Núm chỉnh được cấu tạo giúp người sử dụng chủ động điều chỉnh khi quan sát. 
• Núm điều chỉnh tụ quang kính hiển vi lên xuống và núm điều chỉnh độ tập trung ánh sáng phục vụ kính làm việc được tốt nhất. 
• Núm điều chỉnh màn chắn sáng cho phép tăng hoặc giảm độ sáng trong khi tiến hành thao tác. 
• Núm di chuyển bàn sa trượt (trước, sau, trái, phải) hỗ trợ quan sát dễ dàng, chủ động nhất. 

3. Phân loại kính hiển vi 

Theo đó, có 3 loại kính hiển vi chính đó chính là: Điện tử, sinh học, soi nổi. Mỗi loại sẽ có những đặc điểm riêng, đáp ứng những công việc xác định. 

3.1. Kính hiển vi điện tử 

Kính hiển vi điện tử là nhóm kính hiển vi mà ở đó nguồn bức xạ ánh sáng được thay thế bằng các chùm điện tử hẹp được tăng tốc dưới hiệu điện thế từ vài chục kV đến vài trăm kV.  

Thay vì sử dụng thấu kính thủy tinh, kính hiển vi điện tử sử dụng các thấu kính từ để hội tụ chùm điện tử, và cả hệ được đặt trong buồng chân không cao. 

Kính hiển vi điện tử có độ phân giải giới hạn bởi bước sóng của sóng điện tử, nhưng do sóng điện tử có bước sóng rất ngắn nên chúng có độ phân giải vượt xa các kính hiển vi quang học truyền thống, và truyền qua hiện đang là loại sản phẩm có độ phân giải tốt nhất tới cấp độ hạ nguyên tử. 

 Ngoài ra, nhờ tương tác giữa chùm điện tử với mẫu vật, nó còn cho phép quan sát các cấu trúc điện từ của vật rắn, đem lại nhiều phép phân tích hóa học với chất lượng rất cao. 

3.2. Kính hiển vi sinh học 

Đây chính là một trong những thiết bị quang học được biết đến với độ phóng đại lớn, tối đa lên tới 1600 lần. Nó được dùng trong các phòng thí nghiệm, bệnh viện, trường học, phục vụ cho công việc nghiên cứu, phân tích, tìm hiểu các mẫu có kích thước cực nhỏ. 

Một số sản phẩm kính hiển vi sinh học có khả năng kết nối với máy tính, hỗ trợ người dùng thực hiện các công việc trao đổi, học nhóm, ghi lại dữ liệu quan sát dễ dàng.

3.3. Kính hiển vi soi nổi 

Kính hiển vi soi nổi thường được ứng dụng trong các ngành công nghiệp chế tạo, cơ điện, kim hoàn… là loại kính hiển vi quang học được thiết kế để quan sát hình ảnh bề mặt của mẫu vật thể ở độ phóng đại thấp. 

Nó sử dụng chùm ánh sáng trắng chiếu tới bề mặt của vật thể, hình ảnh tạo ra bởi ánh sáng phản xạ thông qua hai trục quang học riêng biệt với hai vật kính (hoặc một vật kính phẳng), hệ thống kính phóng và đến thị kính. Ảnh của mẫu vật thường là hình ảnh 3 chiều.

4. Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi 

Ánh sáng khả kiến từ nguồn được tập trung lại khi đi qua tụ quang để truyền qua mẫu đặt trên lam kính. Sau đó, ảnh của mẫu được tạo thành và phóng đại lần thứ nhất nhờ một thấu kính có tiêu cự ngắn (vài mm) gọi là vật kính.

Hình ảnh này có thể tiếp tục được phóng đại lên nhiều lần nhờ thấu kính phóng. Hình ảnh phóng đại cuối cùng của mẫu là ảnh thật, quan sát được nhờ thị kính (có tiêu cực dài hơn rất nhiều so với tiêu cự của vật kính) hoặc được ghi lại nhờ CCD camera.

Độ phân giải của ảnh hiển vi quang học bị hạn chế bởi nhiễu xạ. Theo công thức của Abbe – Rayleigh, khoảng cách nhỏ nhất dmin giữa hai điểm có khả năng phân biệt được tính theo công thức: 

dmin = 1,22l/2NA 

Trong đó l là bước sóng ánh sáng, NA = n x sinα được gọi là khẩu độ số của vật kính, n là chiết suất của môi trường mẫu quan sát, α là bán góc mở cực đại của vật kính khi quan sát mẫu. 

5. Nên mua kính hiển vi ở đâu tại Hà Nội  

Bạn đang băn khoăn chưa biết mua kính hiển vi quang học ở đâu để đảm bảo chất lượng? Hãy tham khảo ngay tại Bazo – trang bán hàng trực tuyến sẽ tư vấn giúp bạn lựa chọn được những sản phẩm phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của mình.  

Chúng tôi là một trong những đơn vị hàng đầu về cung ứng các trang thiết bị máy móc, đo lường chính xác. Sản phẩm được nhập khẩu chính hãng từ nhà sản xuất, không thông qua bên thứ 3, nguồn gốc rõ ràng, giá thành cạnh tranh, bảo hành chính hãng, cam kết nói không với hàng giả, hàng nhái. 

Các bạn có thể tham khảo cách điều chỉnh kính hiển vi << tại đây >>

Bài viết trên đây là một số thông tin về kính hiển vi để bạn hiểu hơn về dòng sản phẩm, giúp bạn thuận tiện khi lựa chọn sử dụng. Hy vọng thông tin trên đây hữu ích với bạn đọc để chọn cho mình một chiếc kính hiển vi phù hợp mục đích sử dụng. Cảm ơn bạn đã theo dõi và đồng hành cùng Bazo trong suốt thời gian qua!